ch3 estructuras cristalinas

CIENCIA E INGENIERIA DE
MATERIALES

Capítulo 3 – Arreglos atómicos y iónicos

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Objectivos del Capítulo 3
 Estudiar la clasificación de los
materiales basado en los arreglos
atómicos y iónicos.
 Describir los arreglos en los sólidos
cristalinos de acuerdo con las
estructuras de la red, base y
cristalina.
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Seccion 3.1
Orden de corto alcance Vs. Orden
de largo alcance
 SRO – Un materialtiene orden de corto alcance si el arreglo
espacial de los átomos solo se extiende a su vecindad .
 LRO – El arreglo átomico espacial abarca escalas de longitud
mayores a 100 nm, formando un patron regular y repetitivo.
 Condensado de Bose-Einstein (BEC) – Predijeron la
existencia de este estado de la materia, donde un grupo de
átomos enfriados a temperaturas muy bajas (justo arriba de
0 K,mediante láseres y trampas magnéticas, tiene el mismo
estado cuántico fundamental. Uno de sus usos podría ser
láseres atómicos

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Figura 3.1 Niveles de
ordenamiento átomico
en los materiales:
(a)Los gases
monoátomicos inertes
no tienen
ordenamiento regular
de átomos.
(b y c) algunos
materiales que
incluyen vapor de
agua, nitrógeno
gaseoso, silicio
amorfo y vidrios de
silicato, tienen orden
de cortoalcance. (d)
Metales, aleaciones y
muchas cerámicas, así
como polímeros,
tienen ordenamiento
regular de átomos o
iones que se extiende
a través del material.

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Figura 3.2 Tetraedro
básico de Si-O en el
vidrio de silicio.

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Figura 3.3 Arreglo
tetraédrico de los
enlaces C-H en elpolietileno.

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Figura 3.4 (a) Fotografía de un
monocristal de silicio. (b)
Micrografía de un acero
inoxidable policristalino, donde
se ven los granos y los límites de
grano (Cortesia de los Dr. M. Hua,
Dr. I. Garcia, y Dr. A.J. Deardo.)

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Figura 3.5 Pantalla de cristal líquido, estos materiales
son amorfos en un estado y sufren cristalizaciónlocalizada como respuesta a un campo eléctrico
externo se usan mucho en las pantallas de cristal
líquido (LCD). (Cortesia de Nick Koudis/PhotoDisc/Getty
Images.)

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Figura 3.7 Clasificación de los materiales con base en la clase
de orden atómico.

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Sección 3.2
Materiales amorfos: Principios y
aplicaciones tecnológicas
 Materiales amorfos
Vidrios
 Vitroceramicas

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Figura 3.9 (b) Esquema del proceso de formado por soplado y
estirado para fabricar una botella de dos litros de PET
(tereftalato de polietileno) a partir de una pre forma. El
esfuerzo inducido en la cristalización causa la formación de
cristales pequeños que contribuyen a reforzar el resto de la
matriz amorfa.

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Figura 3.10 Arreglos atómicos en el silicio cristalino y en el
silicio amorfo. (a) silicio amorfo. (b) Silicio cristalino.
Obsérvese la variación en la distancia interatómica en el
silicio amorfo.

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Sección: 3.3
Celdas unitarias,bases y estructuras cristalinas
 La red – Es una colección de puntos llamados puntos de
red ordenados en un patrónperiódico de manera que los
alrededores de cada punto de la red son idénticos.
 Base – Son un grupo de átomos asociados con un punto
de la red. Estructura cristalina = red + base
 Celda unitaria – Es la sub división de una red que sigue
conservando las características generales de toda la red.
 Radio Atomico – El tamaño aparente del átomo en una
celda unitaria se calcula en base al radio de unátomo.
 Factor de empaquetamiento – Es la fracción de espacio
ocupada por átomos, suponiendo que son esferas que
tocan a su vecino cercano.

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Figura 3.11 Los
catorce tipos de
redes de Bravais,
agrupados en
siete sistemas
cristalinos. En las
figuras 3.12 y 3.16
se muestra la
celda unitaria real
para un sistema
hexagonal.

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Tabla 3.1...